集成煙氣排放和功率曲線測試的燃燒器熱態(tài)測試裝置的制作方法

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導(dǎo)航： X技術(shù)> 最新專利>測量裝置的制造及其應(yīng)用技術(shù)

本發(fā)明涉及燃燒器性能測試技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種集成煙氣排放和功率曲線測試的燃燒器熱態(tài)測試裝置。

背景技術(shù)：

燃燒器工業(yè)在我國是伴隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和國家能源結(jié)構(gòu)的變化而成長起來的一個(gè)新興產(chǎn)業(yè)，它作為燃油、燃?xì)忮仩t的核心部件，近幾年獲得了飛速的發(fā)展。燃燒器是否能夠正常運(yùn)行，不但關(guān)系到安全，同時(shí)也涉及到環(huán)保和節(jié)能。為了保障燃燒器的安全運(yùn)行，考慮到環(huán)保和節(jié)能的要求，針對(duì)燃油燃?xì)馊紵鞯慕Y(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)、安裝與系統(tǒng)、運(yùn)行與維護(hù)、安全與控制裝置、技術(shù)資料與銘牌要求等，國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局(以下簡稱國家質(zhì)檢總局)在2008年1月8日頒布了《燃油(氣)燃燒器型式試驗(yàn)規(guī)則》(TSG ZB002-2008)。

根據(jù)《燃油(氣)燃燒器型式試驗(yàn)規(guī)則》相關(guān)規(guī)定，對(duì)燃燒器的煙氣排放、功率曲線、火焰穩(wěn)定性等有嚴(yán)格的規(guī)定。目前，用于測量煙氣排放、功率曲線的火焰穩(wěn)定性的設(shè)備很多，但這些設(shè)備均各自獨(dú)立，雖然這些設(shè)備便于攜帶，但測試時(shí)這些設(shè)備之間無法同步，而且多數(shù)設(shè)備要充電后才能工作，缺乏實(shí)時(shí)性和持續(xù)性，最終結(jié)果不夠準(zhǔn)確。這是本申請(qǐng)需要著重改善的地方。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是要提供一種能同時(shí)進(jìn)行三種測試，且測試結(jié)果準(zhǔn)確、精度高的集成煙氣排放和功率曲線測試的燃燒器熱態(tài)測試裝置。

為了解決以上的技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種集成煙氣排放和功率曲線測試的燃燒器熱態(tài)測試裝置，該燃燒器熱態(tài)測試裝置包括工控機(jī)，工控機(jī)與煙氣信號(hào)采集模塊、功率曲線信號(hào)采集模塊、火焰穩(wěn)定性信號(hào)采集模塊連接，煙氣信號(hào)采集模接收工控機(jī)發(fā)出的指令，對(duì)燃燒器指定的煙氣測點(diǎn)燃燒排放的煙氣進(jìn)行測試分析；功率曲線信號(hào)采集模塊將采集的燃燒室壓力、燃料流量、燃料壓力和燃料溫度信號(hào)送入工控機(jī)，經(jīng)工控機(jī)數(shù)據(jù)處理后得出功率曲線圖；火焰穩(wěn)定性信號(hào)采集模塊通過攝像頭，在測試鍋爐的火焰觀察孔的位置對(duì)火焰進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，將視頻信號(hào)送入工控機(jī)，并顯示在屏幕上。

所述煙氣測點(diǎn)安裝在燃燒器的指定位置，通過對(duì)煙氣的冷凝過濾除水除塵處理，對(duì)煙氣中一氧化碳、一氧化氮、氧含量百分比的成分進(jìn)行分析，測得煙氣排放數(shù)據(jù)。

所述攝像頭安裝在測試爐的火焰觀察孔，將采集到的視頻信號(hào)傳輸工控機(jī)，把視頻畫面呈現(xiàn)在顯示屏幕上，直接觀察火焰的形狀大小、顏色和變化趨勢。

所述功率曲線信號(hào)采集模塊采集燃燒室壓力、燃料流量、燃料壓力和燃料溫度信號(hào)送入工控機(jī)，經(jīng)工控機(jī)數(shù)據(jù)處理后得出功率曲線圖。

本發(fā)明在燃燒器處于有火焰運(yùn)行狀態(tài)下，測得燃燒器的煙氣排放、功率曲線和火焰穩(wěn)定性數(shù)據(jù)。熱態(tài)是指燃燒器處于有火焰時(shí)的運(yùn)行狀態(tài)。

本發(fā)明的煙氣排放測試時(shí)，先要將氣體取樣探頭插入煙道中，然后啟動(dòng)燃燒器熱態(tài)測試裝置，此時(shí)燃燒器熱態(tài)測試裝置抽取煙道中的煙氣，經(jīng)過第一次過濾除塵，再經(jīng)過帶伴熱的采樣通道進(jìn)入冷凝過濾裝置除水除塵裝置，最后進(jìn)入煙氣分析儀，對(duì)煙氣中一氧化碳(CO)、一氧化氮(NOx)和氧含量百分比(O₂％)的成分進(jìn)行分析，最后得出上述煙氣排放的測量結(jié)果，并顯示在顯示屏幕上

本發(fā)明的火焰穩(wěn)定性測試，采用USB3.0工業(yè)攝像頭安裝在測試爐的火焰觀察孔將采集到的視頻信號(hào)傳輸工控機(jī)，把視頻畫面呈現(xiàn)在顯示屏幕上，直接觀察火焰的形狀大小、顏色、變化趨勢。避免檢測人員直接正視火焰觀察，更加安全，而且可以全程監(jiān)控，極大得提高了測試效率。

本發(fā)明的燃燒器功率曲線測試時(shí)，燃燒器進(jìn)入熱態(tài)運(yùn)行，通過功率曲線信號(hào)采集模塊采集燃燒室壓力、燃料流量、燃料壓力和燃料溫度信號(hào)送入工控機(jī)，經(jīng)工控機(jī)數(shù)據(jù)處理后得出功率曲線圖。

本發(fā)明的優(yōu)越功效在于：

1)本發(fā)明是集成了煙氣排放測試、功率曲線測試、火焰穩(wěn)定性測試的三個(gè)性能指標(biāo)的裝置，集成度高；

2)本發(fā)明測試的準(zhǔn)確度和精度高；

3)本發(fā)明提高了測試效率，可以更快、更好得完成測試。

附圖說明

構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的說明書附圖用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1為本發(fā)明的電路原理框圖；

圖2為本發(fā)明單級(jí)式燃燒器工作曲線和測點(diǎn)圖；

圖3為本發(fā)明兩級(jí)調(diào)節(jié)式、多級(jí)調(diào)節(jié)式或連續(xù)調(diào)節(jié)式燃燒器工作曲線和測點(diǎn)圖；

圖中標(biāo)號(hào)說明

1—?dú)怏w取樣探頭； 2—樣氣傳輸管道；

3—過濾器； 4—除濕器；

5—精細(xì)過濾器； 6—隔膜缺氧泵；

7—蠕動(dòng)泵； 8—預(yù)過濾器；

9—煙氣分析儀； 10—煙氣壓力表；

11—煙氣溫度表； 12—工控機(jī)及顯示屏；

13—工業(yè)攝像頭。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明，但是本發(fā)明可以由權(quán)利要求限定和覆蓋的多種不同方式實(shí)施。

下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施例。

如圖1所示，本發(fā)明提供了一種集成煙氣排放和功率曲線測試的燃燒器熱態(tài)測試裝置，該燃燒器熱態(tài)測試裝置包括工控機(jī)，工控機(jī)與煙氣信號(hào)采集模塊、功率曲線信號(hào)采集模塊、火焰穩(wěn)定性信號(hào)采集模塊連接，煙氣信號(hào)采集模接收工控機(jī)發(fā)出的指令，對(duì)燃燒器指定的煙氣測點(diǎn)燃燒排放的煙氣進(jìn)行測試分析；功率曲線信號(hào)采集模塊將采集的燃燒室壓力、燃料流量、燃料壓力和燃料溫度信號(hào)送入工控機(jī)，經(jīng)工控機(jī)數(shù)據(jù)處理后得出功率曲線圖；火焰穩(wěn)定性信號(hào)采集模塊通過工業(yè)攝像頭13，在測試鍋爐的火焰觀察孔的位置對(duì)火焰進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，將視頻信號(hào)送入工控機(jī)，并顯示在屏幕上。

所述工業(yè)攝像頭13安裝在測試爐的火焰觀察孔，將采集到的視頻信號(hào)傳輸工控機(jī)，把視頻畫面呈現(xiàn)在顯示屏幕上，直接觀察火焰的形狀大小、顏色和變化趨勢。

本發(fā)明的煙氣排放測試時(shí)，首先要將探頭插入煙道中，然后啟動(dòng)燃燒器熱態(tài)測試裝置，此時(shí)燃燒器熱態(tài)測試裝置會(huì)抽取煙道中的煙氣，經(jīng)過第一次過濾除塵，再經(jīng)過帶伴熱的采樣通道進(jìn)入M&C公司的冷凝過濾裝置除水除塵，最后進(jìn)入煙氣分析儀，對(duì)煙氣中一氧化碳(CO)、一氧化氮(NOx)、氧含量百分比(O₂％)的成分進(jìn)行分析，最后得出上述煙氣排放測量結(jié)果，并顯示在顯示屏幕上。煙氣排放測試連接原理圖如圖1所示。

測試點(diǎn)按照?qǐng)D1(圖中煙道為圓形)布置，具體要求如下：

(1)煙氣排放測量點(diǎn)：布置在煙道中，與煙氣流動(dòng)方向垂直，插入深度為煙道直徑的1/3處，測試時(shí)不能有空氣漏入；

(2)煙道壓力測量點(diǎn)，布置在距離煙氣分析測點(diǎn)0.15D，距離測試爐后墻的距離為2D處；

(3)煙氣溫度測量點(diǎn)，布置在距離煙道壓力測點(diǎn)0.15D處。

本發(fā)明的火焰穩(wěn)定性測試，采用USB3.0工業(yè)攝像頭安裝在測試爐的火焰觀察孔將采集到的視頻信號(hào)傳輸工控機(jī)，把視頻畫面呈現(xiàn)在顯示屏幕上，可以直接觀察火焰的形狀大小、顏色、變化趨勢。連接原理圖如圖1所示，避免檢測人員直接正視火焰觀察，更加安全，而且可以全程監(jiān)控，極大得提高了測試效率。觀察火焰時(shí)按照以下步驟判斷火焰穩(wěn)定性：

(1)燃燒器按照功率曲線運(yùn)行至各個(gè)測試點(diǎn)時(shí)，觀察燃燒器出口火焰根部有無無飄動(dòng)現(xiàn)象，對(duì)于燃油燃燒器，其在負(fù)荷可調(diào)節(jié)范圍內(nèi)，觀察火焰周邊是否出現(xiàn)黑色顆粒流；

(2)燃燒器按照功率曲線運(yùn)行至各個(gè)測試點(diǎn)時(shí)，觀察火焰是否連續(xù)正常燃燒至少10分鐘。

本發(fā)明的燃燒器功率曲線測試時(shí)，燃燒器進(jìn)入熱態(tài)運(yùn)行，通過信號(hào)采集模塊采集燃燒室壓力、燃料流量、燃料壓力和燃料溫度信號(hào)送入工控機(jī)，經(jīng)工控機(jī)數(shù)據(jù)處理后得出功率曲線圖，如圖2、圖3所示。圖中縱坐標(biāo)燃燒室壓力由信號(hào)采集所得，橫坐標(biāo)燃燒功率由計(jì)算所得，計(jì)算方法如下：

1.燃?xì)馊紵鞯妮敵鰺峁β视?jì)算

可以通過以下兩個(gè)公式中的任何一個(gè)來計(jì)算：

Q_N＝0.278M_N×H_i

Q_N＝0.278V_N×H_i

式中：

Q_N－輸出熱功率，kW；

M_N－在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下(溫度為273.15K，壓力為101.325kPa)干燃?xì)獾馁|(zhì)量(重量)流量，kg/h，該值由信號(hào)采集燃料流量所得；

V_N－在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下(溫度為273.15K，壓力為101.325kPa)干燃?xì)獾捏w積流量，m³/h，該值由信號(hào)采集燃料流量所得；

H_i－燃?xì)獾臀话l(fā)熱量，在式(1)中單位為MJ/kg；式(2)中單位為MJ/m³，該值由燃料化驗(yàn)單位提供。

實(shí)際上，燃?xì)庠跍y試期間并不處于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)。因此，必須將實(shí)際測量的結(jié)果進(jìn)行修正。

當(dāng)燃?xì)庖再|(zhì)量(重量)為單位時(shí)，可以通過下式對(duì)質(zhì)量(重量)流量進(jìn)行修正：

當(dāng)燃?xì)庖泽w積為單位時(shí)，可以通過下式對(duì)體積流量進(jìn)行修正：

M_o與V_o的可相互轉(zhuǎn)換，公式如下：

M₀＝1.226×V₀×d

以上公式中：

M_o－標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的質(zhì)量(重量)流量，kg/h；

M－測試狀態(tài)下的質(zhì)量(重量)流量，kg/h；

V_o－標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積流量，m³/h；

V－測試狀態(tài)下的體積流量，m³/h；

Pat－大氣壓力，hPa；

P－燃?xì)鈮毫?，hPa；

t_g－燃?xì)鉁囟?，℃?/p>

d－干燃?xì)庀鄬?duì)于干空氣的密度；

d_r－干標(biāo)準(zhǔn)氣體相對(duì)于干空氣的密度。

2.燃油燃燒器輸出熱功率計(jì)算

可以通過以下公式計(jì)算：

Q_N＝0.278B×H_i

式中：

Q_N－輸出熱功率，kW；

B－燃油消耗量，kg/h；

Hi－燃油低位發(fā)熱量，MJ/kg；

如圖2、圖3所示，燃燒器功率曲線測試具體測試步驟如下：

點(diǎn)1的測試：

(1)啟動(dòng)燃燒器，并將燃燒器輸出熱功率調(diào)節(jié)至最大值；

(2)供電電壓調(diào)節(jié)至額定電壓；

(3)將燃燒室壓力至最小值；